- Tận dụng lợi thế của điện áp cố định (+3.3V, +5V, +12V) và công suất cao của bộ nguồn máy tính.
- Thiết kế và sử dụng bộ điều chỉnh điện áp LM317 để thu được điện áp đầu ra thay đổi được.
- Tầm quan trọng của việc quản lý vòng phản hồi và bộ lọc LC trong các bộ nguồn chuyển mạch.
- Cần nối dây màu xanh lá cây với dây tiếp đất để kích hoạt hệ thống đánh lửa.
Nếu bạn có một bộ nguồn máy tính cũ không dùng đến, đừng vội vứt nó vào thùng tái chế. Việc chuyển đổi một bộ nguồn ATX thành bộ nguồn phòng thí nghiệm là một trong những dự án điện tử kinh điển có thể giúp bạn tiết kiệm được một khoản tiền đáng kể, vì các lựa chọn thương mại thường rất đắt tiền và chất lượng khá tầm thường.
Ý tưởng là tận dụng thực tế rằng các bộ nguồn này đã được thiết kế để cung cấp nhiều điện áp ổn định và công suất đáng kể, biến chúng thành một công cụ đa năng để cấp nguồn cho các nguyên mẫu, động cơ hoặc bất kỳ mạch điện nào bạn đang xây dựng trên bàn làm việc của mình. Tuy nhiên, không chỉ đơn thuần là cắt dây; bạn cần phải biết mình đang làm gì để tránh làm hỏng bất cứ thứ gì trong quá trình này.
Vật liệu và công cụ cần thiết
Để tránh biến sản phẩm thành dự án trường học và đảm bảo sản phẩm hoàn thiện thực sự sử dụng được, bạn cần một bộ dụng cụ cơ bản: đồng hồ vạn năng, mỏ hàn, thiếc hàn , kìm cắt dây, tua vít và máy khoan với mũi khoan để khoan tấm kim loại. Để hoàn thiện, một ít giấy nhám, sơn xịt đen và dung môi pha loãng sẽ rất hữu ích.
Về các bộ phận cụ thể cần lắp ráp, hãy chuẩn bị những thứ sau:
- 6 đầu nối chuối màu đỏ Một dây màu đen dùng cho đầu ra điện áp và 2 dây màu đen khác dùng cho nối đất (GND).
- Một công tắc nguồn và một đèn LED đỏ 5mm cùng với điện trở 330 Ohm tương ứng để xác định xem có dòng điện hay không.
- Về phần điện áp thay đổiCác linh kiện cần thiết bao gồm: một bộ điều chỉnh điện áp LM317, một biến trở 5K Ohm, một điốt 1N4007 và một tổ hợp các tụ điện (220uF, 100uF và 10uF ở điện áp 25V trở lên).
- Một điện trở 120 Ohm và ống co nhiệt (thermofit) để ngăn ngừa hiện tượng đoản mạch giữa các dây dẫn.
Quá trình chuyển đổi từng bước
Bước đầu tiên là mở nguồn điện một cách cẩn thận. Hãy cẩn thận ở bước này: các tụ điện lớn có thể tích trữ điện ngay cả khi đã ngắt kết nối, vì vậy hãy xả hết điện bằng cách nối tắt các cực bằng tua vít cách điện để tránh bất kỳ sự cố nào xảy ra.
Sau khi mở ra, hãy tháo mạch điện bên trong, quạt và công tắc ban đầu. Tôi khuyên bạn nên dùng khí nén để làm sạch bụi và sơn lại vỏ máy để có vẻ ngoài chuyên nghiệp hơn. Trước khi lắp ráp lại, hãy khoan lỗ trên nắp trên để lắp chiết áp, đèn LED và các đầu cắm chuối.
Để nguồn điện khởi động, có một mẹo quan trọng: dây màu xanh lá cây (PS-ON) phải được nối với đất (GND). Đây là nơi chúng ta đặt công tắc để bật và tắt thiết bị. Đối với đèn báo, bạn có thể hàn đèn LED và điện trở của nó vào dây màu xám, thường là dây cung cấp tín hiệu Power Good (nguồn điện hoạt động tốt).
Cấu hình đầu ra và điện áp thay đổi
Nguồn ATX cung cấp các mức điện áp cố định rất hữu ích. Dựa trên màu dây, bạn sẽ có +3.3V (màu cam), +5V (màu đỏ), -5V (màu trắng), +12V (màu vàng) và -12V (màu xanh lam) . Các đường dây này hỗ trợ dòng điện khá cao, lý tưởng để cấp nguồn cho động cơ.
Nếu muốn nâng cấp hơn nữa, bạn có thể xây dựng một mạch sử dụng LM317 trên bảng mạch đục lỗ. Bộ điều chỉnh này sẽ cho phép bạn thu được điện áp đầu ra thay đổi từ 1.2V đến gần 12V . Chỉ cần cấp nguồn cho LM317 từ đường 12V của nguồn điện và kết nối biến trở với tụ điện để điều chỉnh điện áp theo ý muốn.
Các yếu tố kỹ thuật và điều khiển nâng cao
Xét về mặt kỹ thuật, điều quan trọng là phải hiểu rằng chúng ta đang làm việc với bộ nguồn chuyển mạch (SMPS) , chứ không phải bộ nguồn tuyến tính. Điều này có nghĩa là việc điều chỉnh được thực hiện bằng cách sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM). Một lỗi thường gặp là cố gắng thêm quá nhiều tụ điện vào đầu ra, nghĩ rằng điều đó sẽ giảm nhiễu; trên thực tế, điều này có thể làm mất ổn định vòng phản hồi và làm xấu đi đáp ứng quá độ.
Đối với những ai tìm kiếm độ chính xác chuyên nghiệp, việc phân tích vòng điều khiển là rất quan trọng. Nếu bạn cần giới hạn dòng điện để bảo vệ mạch điện, bạn có thể sử dụng điện trở shunt 0.01 Ohm để đo độ sụt áp và sử dụng bộ khuếch đại thuật toán (như LM358, có thể chịu được điện áp gần 0V) để cấp tín hiệu cho chân phản hồi của bộ điều khiển TL494.
Ngoài ra, việc tối ưu hóa bộ lọc đầu ra cũng được khuyến nghị. Để ngăn lõi cuộn cảm bị bão hòa dưới dòng điện cao, bạn có thể quấn nó trên hai lõi hình xuyến . Hơn nữa, việc thay thế một tụ điện lớn bằng nhiều tụ điện nhỏ hơn mắc song song sẽ làm giảm điện trở nối tiếp tương đương (ESR), làm giảm nhiệt độ và cải thiện khả năng lọc.
Các khái niệm cơ bản về điện: Công suất và hệ số công suất
Điều quan trọng là không được nhầm lẫn công suất thực (W) với công suất biểu kiến (VA). Trong dòng điện xoay chiều, trở kháng phản kháng của cuộn cảm và tụ điện tạo ra sự lệch pha giữa điện áp và dòng điện. Hệ số công suất (cos φ) cho biết hiệu suất của tải; hệ số càng gần 1 thì tải càng có điện trở lớn. Các thiết bị hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC) thường được tìm thấy trong các bộ nguồn này để tối ưu hóa giá trị này và ngăn ngừa nhiễu với lưới điện.
Sau khi hoàn tất việc lắp ráp, kết quả là một công cụ mạnh mẽ kết hợp đầu ra dòng điện cao cố định với tùy chọn điều chỉnh, cho phép bạn làm việc hoàn toàn an toàn miễn là bạn tuân thủ giới hạn của từng linh kiện và giữ cho quạt hoạt động để tránh quá nhiệt.
